Уголь с сульфидными прожилками
На фото — кусок угля из месторождения Норильск-1 в Красноярском крае (ширина фрагмента, попавшего в кадр, — около 2 см). Трещины в этом куске угля заполнены минералом халькопиритом, он золотистого цвета.
Халькопирит (CuFeS2) — это основной промышленный минерал, из которого добывают медь. Он получил свое название от греческого слова χαλκóς — «медь, руда» и слова «пирит» (греч. πυρίτης λίθος — «камень, высекающий огонь») — минерал, дисульфид железа (FeS2). Старое его название — медный колчедан. Термин колчедан, служивший для обозначения минералов из классов сульфидов, восходит тоже к греческому: χαλκηδόνιος — «халкидонский», от названия города Халкидон, греческой колонии в Малой Азии, где раньше добывали многие минералы (отсюда же слово халцедон — название разновидности кварца).
Халькопирит обычно золотисто-желтый или зеленоватый, с металлическим блеском. На его поверхности образуется тонкая оксидная пленка (побежалость), отливающая всеми цветами радуги — их называют цвета побежалости. Этот радужный отлив возникает из-за интерференции световых волн, отраженных от верхней и нижней поверхности пленки. В природе халькопирит распространен очень широко, он встречается в виде сплошных масс, редко — кристаллов. Халькопирит образуется при гидротермальном, метаморфическом, осадочном и магматическом процессах совместно с галенитом, сфалеритом и другими минералами, это важнейший компонент полиметаллических руд.
Сосредоточенные на севере Красноярского края месторождение Норильск-1, где был найден кусок угля с халькопиритом, показанный на главном фото, а также месторождения Октябрьское и Талнахское относятся к крупнейшим медным месторождениям в мире. Они уникальны также по своим запасам никеля и металлов платиновой группы. Образование месторождений Норильска связывают с обильными излияниями трапповых магм, которые происходили на границе перми и триаса около 251–250 млн лет назад (см. Норильская мульда). Траппами называют базальты, излившиеся на континенте за короткий промежуток времени и занимающие значительные площади. Сибирские траппы площадью около 7 млн км2 образуют одну из крупнейших трапповых провинций в мире.
Сибирские траппы. Мощность базальтов в некоторых местах достигает 3,5 км. Несмотря на значительный объем материала, излившегося на поверхность, считается, что случилось это за очень короткий по геологическим меркам период (около 1 млн лет). Фото с сайта reddit.com
Большинство исследователей связывают формирование месторождений меди, никеля и металлов платиновой группы норильского региона именно с трапповым магматизмом. Хотя точный механизм образования месторождений пока не известен, важную роль в нем, по-видимому, играют процессы сульфидно-силикатной несмесимости (см. Immiscible melts) — распад единой, однородной магмы при понижении температуры и давления на две и более несмешивающиеся магмы. Примерно так капли масла, размешанные в воде, будут образовывать самостоятельную фазу, которая не сможет полностью смешаться с водой. Отличие в том, что распад на две (или более) несмешивающиеся магмы происходит из единого расплава.
Дело в том, что трапповые магмы по составу являются силикатными, их главные компоненты — кислород, кремний, железо, кальций, натрий, калий, магний и некоторые другие элементы. Однако силикатные магмы также содержат некоторое количество серы. На глубине, при высоких давлениях и температуре, магма однородна. Но при ее движении наверх давление и температура падают и растворимость серы в магме также становится меньше. Сера начинает образовывать соединения с металлами (главным образом, с железом, медью, никелем) и обособляться от окружающего силикатного расплава.
Из-за разных физико-химических свойств силикатные и сульфидные соединения не могут смешаться друг с другом. Сульфидный расплав, как капли масла в воде, находится в силикатной магме. Также он обогащается халькофильными элементами, проявляющими сродство к сере, — серебром, мышьяком, висмутом, кадмием, медью, галлием, свинцом, селеном, цинком, теллуром и др. (халькофильные элементы способны в определенных условиях накапливаться, образуя рудные месторождения: слово χαλκóς, как мы уже знаем, означает не только «медь», но и «руду»). В норильских месторождениях часть капель сульфидного расплава под действием сил гравитации упала ниже и сформировала горизонт массивных руд (их мощность в некоторых местах достигает 50 метров), другая часть застыла во взвешенном состоянии и образовала так называемые вкрапленные руды.
Массивные руды (a) и вкрапленные руды (b) норильских медно-никелевых месторождений. Фото © Александр Марфин
Таким образом возникли залежи сульфидов, состоящих в основном из пирротина, халькопирита и пентландита. Так как у сульфидов температура кристаллизации ниже, они дольше оставались в жидком состоянии. И под действием различных факторов (например, литостатического давления) могли течь наподобие жидкости и кристаллизоваться в других местах — трещинах, ослабленных зонах в горных породах. Из-за этого некоторые сульфиды оказались «выжаты» в осадочные породы, которые находятся под покровом базальтов.
Среди осадочных пород в регионе встречаются угли. По трещине в угольном пласте в угли внедрился сульфид. Поскольку температура сульфидного расплава была очень высокой, угли подверглись коксованию, то есть прокаливанию без доступа кислорода. Из-за термической усадки углей образовались характерные полигональные отдельности, между которыми проник сульфид, заполнив каркас «сот». Так и сформировался образец с главного фото — черные угольные соты с золотистыми прожилками халькопирита.
Сульфидные жилы в угле из месторождения Норильск-1 (ширина фрагмента угля в кадре — около 5 см). Фото © Александр Марфин
Еще одним интересным примером взаимодействия углей, на этот раз с силикатными расплавами, служит образование самородного железа. Впервые самородное железо было обнаружено на острове Диско у западного побережья Гренландии в 1883 году. Оно встречается в виде вкрапленности в базальте и использовалось местными инуитами для изготовления орудий. Самородное железо встречается редко и практически не образует значительных скоплений, представляя минералогический интерес. Если силикатная магма внедряется в породы, содержащие угли, то происходит реакция восстановления углеродом (углем) оксидов железа (магнетита), который содержится в расплаве. В результате помимо самородного железа образуется когенит (карбид железа). В России находки самородного железа связаны с траппами базальтов, которые во время своего подъема из глубины захватили угли. По сути, это природный металлургический (доменный) процесс.
Самородное железо в Сибирских траппах (серое), черное — порода. Фото с сайта mineralys.ru
Фото © Александр Марфин.
Александр Марфин
-
На его поверхности образуется тонкая оксидная пленка, отливающая всеми цветами радуги. Этот радужный отлив — его называют побежалость — возникает из-за интерференции световых волн, отраженных от верхней и нижней поверхности пленки.
@
Хорошо бы уточнить этот абзац. Побежалость - это оксидная пленка, а вот её радужный отлив - это уже цвета побежалости. ЦП - очень старый и устоявшийся технический термин. -
"Впервые самородное железо было обнаружено на острове Диско у западного побережья Гренландии в 1883 году. Оно встречается в виде вкрапленности в базальте и использовалось местными инуитами для изготовления орудий. "
- эскимосы делали свои орудия не из мелких вкраплений, а из больших железных самородков, которые на о. Диско попадаются разных размеров, от нескольких килограммов до десятков и сотен килограммов, вплоть до больших обособленных глыб железа массой в несколько тонн.
В сибирских траппах тоже не только мелкие вкрапления железа как на фото, но и глыбовое железо. Возле Игарки есть природная железная мостовая, образованная глыбками железа после растворения вмещающей их породы. Если не изменяет память, гора Озёрная, интрузия Хунгтукун.
Спасибо, очень интересная статья.-
из больших железных самородков...вплоть до больших обособленных глыб железа массой в несколько тонн.
@
Вспомнилась пресловутая индийская колонна из чистого железа. Не могла она быть изготовлена из подобной обособленной глыбы?-
Нужен анализ материала колонны. Либо метеоритное, либо теллурическое самородное. Глыбы земного железа могут быть и десятки тонн.
-
Пришлось залезть в википедию, чтобы разобраться с этой "пресловутостью".
Вероятнее всего, "колонна изготовлена ковкой отдельных криц железа массой до 36 кг". Так что - ничего сверхъестественного, да и, оказывается, в Индии их несколько.
Химический состав материала колонны в Дели:
Углерод Кремний Сера Фосфор Азот Железо
0,08% 0,046% 0,006% 0,114% 0,032% 99,722% -
-
-
-
В сибирских траппах тоже не только мелкие вкрапления железа как на фото, но и глыбовое железо. Возле Игарки есть природная железная мостовая, образованная глыбками железа после растворения вмещающей их породы. Если не изменяет память, гора Озёрная, интрузия Хунгтукун.Спасибо за ценный комментарий! Не слышал о таком.
-
https://cyberleninka.ru/article/n/samorodnoe-zhelezo-v-zemny
h-gornyh-porodah/viewer
Вот про железные самородки Хунгтукунской интрузии весом сотни килограмм.
И, кстати, эти авторы опровергают генезис таких количеств железа восстановлением в угольных пластах - "Исследователи самородного железа на о. Диско обосновали мантийную природу
теллурического железа [5]. Мантийный генезис поддерживается исследователями, которые считают, что восходящие конвективные потоки (плюмы) выносили из пограничных с ядром частей мантии наиболее поздние конденсаты железоникелевого ядра [6]. Не нашла поддержки гипотеза восстановления металлов в магме под влиянием газов, возникших при диссоциации углерод-
содержащих осадочных пород, так как интрузивы с самородной минерализацией известны на о. Диско в местах, где отсутствуют подстилающие углеродсодержащие породы".
..." Проведённое нами исследование на многочисленных базитовых объектах, контактирующих с углеродсодержащим и битуминозным веществом, показали отсутствие каких-либо признаков восстановления
железа в расплаве до нульвалентного состояния. "
Вот так. ) Возможно, плюм сибирских траппов тоже вынес железо, восстановленное в теле самого плюма. Или прямо от ядра. -
Есть и вовсе странные минералы. В минералогическом музее им. Ферсмана есть самородный магний. Что и как его могло восстановить из минералов - ума не приложу.
Возможно, плюм сибирских траппов тоже вынес железо, восстановленное в теле самого плюма.По моему мнению, тут как раз настает момент, когда не всё так однозначно. Например вот статья в журнале Q1 Geology
https://orbi.uliege.be/bitstream/2268/173797/1/Kamenetsky%20
Тут рецензенты посчитали, что аргументов достаточно для обоснования восстановления железа в расплаве. Я ничего не утверждаю, возможно это не так, однако мы видим два различных мнения по данному вопросу.
Спасибо за комментарии! Очень интересно.
-
-
На столе в качестве медитационного предмета лежит кусок железа Сихотэ-Алиньского метеорита. Это реально и космическое, и из самого центра. Ядро другой планеты. Распилил его надвое, отшлифовал и отполировал поверхности распила. Интересен и возраст - 4,6 млрд лет. Таких пород на Земле не найти. А этого железа ещё полно в тайге валяется понапрасну. Потихоньку затягивается почвой.
-
-
Очень интересно. Мне тоже думается, что это артефакт. Вход второй ступени в атмосферу - и вот вам магний в аллювии. Тем более такой кусок, небольшой, характерный для высоких скоростей и энергий разрушения. И форма клиновидная - магниевая щепа, словом. Коррозия подъела ровные поверхности, сделав его похожим на природный кусок. При пусках боевых ракет с Байконура, Капустина Яра, позиционных районов под татищево и Домбаровкой на Камчатку трассы полёта проходят по Якутии, вход в атмосферу тоже мог проходить там. В восьмидесятые, особенно во второй половине, пусков было огромное количество, иногда по сотне пусков в год, пару десятков разных типов ракет. Чего там могло нападать по Якутии при такой интенсивности пусков - бог весть. Нужен, конечно, химанализ этого образца. Надо будет с очередной раз посмотреть на образец. Спасибо за подробную информацию о нём.
-
Не факт. Бронзу не ковали, а отливали. Железо отливать не могли - стопроцентно не дотягивали по температуре до плавления. Железо требовало ковки, которой бронзовики не владели. Поєтому тут возникает разрыв технологий литьё-ковка. Даже вышеупомянутые єскимосы железо, естественно не ковали - они его обтачивали чисто неолитической шлифовкой. То есть подступали к железу с неолитическими методами. Поэтому они, хотя и использовали таким образом железные предметы, оставались в нєолите - не было металлургии железа. Думаю, и бронзовики поступали бы точно так же - шлифовали бы его. Тем более что великолепные шлифованные топорики и молотки из змеевика были весьма характерны для бронзы - средней и ранней, по крайней мере. Железо они обработали бы так же, скорее всего. Для них оно было бы просто тяжёлым крепким неразбиваемым камнем. Но не тем металлическим инвентарём, который являла собой их бронза.
-
А если так
Известны древнейшие артефакты, изготовленные из… метеоритного железа, которые были найдены в Египте. Это девять железных бусин, которые археологи нашли еще в 1911 году в ходе раскопок на западном берегу Нила, у современного города Аль-Гирза в погребении, принадлежащем герзейской культуре* и относящегося приблизительно к 3200 года до н.э. Очевидно, что удивительный металл, упавший прямо с неба, показался древнему мастеру чем-то совершенно необыкновенным, и он постарался изготовить из него нечто «значимое», с этой целью он превратил его в тонкие пластинки, а затем скатал из них бусины, которые можно было нанизать на шнурок. Доказательством того, что пластинки были изготовлены методом холодной ковки, является обнаруженный в их составе германий в таких количествах, которые указывают на отсутствие таких видов тепловой обработки, как плавка или горячая ковка. Таким образом, эти бусины есть древнейший факт использования метеоритного железа в украшениях.
Известно, например, что когда в обнаруженной в 1922 году Говардом Картером гробнице фараона Тутанхамона нашли массу интереснейших находок, то публику в первую очередь поразило просто невероятное количество находившегося там золота. Но вот ученых, напротив, заинтересовало совсем другое, а именно ней предметы из железа - металла в то время куда более редкого и ценного! Причем в гробнице оказалось целых 16 таких предметов: миниатюрные железные лезвия, небольших размеров железный подголовник, браслет с железным «оком Гора», а непосредственно на теле фараона, прямо под бинтами, которыми была обмотана его мумия, нашли еще и два кинжала: первый был с клинком из золота, а вот второй – с клинком из железа, причем превосходной сохранности! Известно, что юный Тутанхамон жил (хотя и недолго), царствовал и умер в XIV веке до н. э., то есть в эпоху, когда человечеству вполне хватало и бронзы, и нужно было пройти еще нескольким столетиям, прежде чем железо в Египте стало столь же обычным, как медь и бронза.
https://topwar.ru/149685-kinzhal-iz-grobnicy-tutanhamona.html
Смотрите
1. НЕ было разрыва технологий
бронзу отливают но МЕДЬ И ЗОЛОТО насколько я понимаю вполне куют
2. Мы недооцениваем древних, камень при ударе крошится а метал гнется, допустим его нельзя плавить но можно ковать холодным или горячим
3. Вы правы в том что Эскимосы это цива каменного века потому верно железо для них камень, но для людей знакомых из золотом серебром медью бронзой, железо однозначно металл-
Согласен. Спасибо за поправки, они логичны Для знакомых с пластикой золота и меди и железо тоже пластично. Но это не про эскимосов, живших в неолите ещё триста лет назад.
Метеоритное железо, наверное, разное по свойствам, я несколько раз пилил ножовкой куски Сихотэ-Алиньского метеорита. Там в основной железной матрице кое-где вкраплены желтоватые металлический кристаллы (никелистого железа?). При этом основная матрица очень мягкая, полотно ножовки в ней вязло как в меди или в свинце. А вот на этих кристаллах зубья полотна сразу сглаживались в волнообразные неровности - для распила одного такого места с желтым включением размером в один сантиметр ушло десять полотен, купил из сразу две пачки (20 шт) для распила. И поверхность распила осталась кристаллическая, с выкрашиванием этой желтоватой массы, а не с бороздами резания. Такого макрокристаллического вида и остались этим места среди простого мягкого железа. На них четко видны линии кристаллов и послойного выкрашивания.
И, кстати, куски этого железа друг по моей просьбе вковал в лезвие ножичка, никак не доделаю его, хочу интересную рукоятку сделать, год ждал материал для нее, теперь никак не займусь, времени нет свободного.-
Метеоритное железо, наверное, разное по свойствам
И самородное наверное также
Так и булатная сталь для Дамасских и Индийских (город забыл) клинков бывала также разная по составу и по свойствам, чай ГОСТов тогда не было, значит и изделия были и получше и похужеИ, кстати, куски этого железа друг по моей просьбе вковал в лезвие ножичка, никак не доделаю его, хочу интересную рукоятку сделать
Нож как в Тутанхамона :) класс-
Вот как раз у меня лезвие ножичка получилось типа дамаск, многослойная сталь, в которую также несколькими слоями подмешано железо Сихотэ-Алиньского метеорита. Не из чистого метеоритного железа, оно слишком мягкое, но зато интересно, что оно есть в составе - то есть ножичек содержит внеземной металл, буквально. А поскольку возраст его оценивается в 4,6 млрд. лет - то это лезвие с чрезвычайно древним компонентом, по возрасту равным Земле - катархей тоже начинается с 4,6 млрд. лет.
В гробницах фараонов находят изделия из дерева большой древности - до 5 тысяч лет. Это, безусловно, очень большая древность. Но я обратился с просьбой к моим друзьям, палеоклиматологам, работающим на Чукотке, зная, с чем они иногда работают и что им попадается. Это было три года назад. И в прошлом году они в очередной полевой сезон (десятый, кстати, только на Чукотке) опять исследовали несколько термоцирков в ископаемых льдах. Там находят стволы, обычно лиственниц, я просил их привезти мне отпиленное от такого ствола полено. Они всё равно берут макрообразцы древесины на датировки, заодно отхватили ножовкой и мне небольшое поленце. Когда пилили, стоял запах смолы. Отпиленный от этого же куска образец два месяца назад дождался радиоуглеродной датировки наконец. Радиоуглерод показал 40180 лет +/- 1130 лет. Но в это время, хоть и было как бы каргинское потепление, всё равно это было холодное время, оледенение, и там был ледник. Поэтому такие лиственницы там в это время расти не могли. Дело в том, что 40 тысяч лет - это уже близко к пределу радиоуглеродного метода. Практически запредельная дата, то есть за пределами метода. Скорее всего дата образца сильно омолодилась, тем более что перед этим на установке датировали голоценовые образцы торфов, и неизвестно, как там чистили установку после этого - могло попасть несколько атомов радиоуглерода из предыдущего бензола (образцы сначала перегоняют на бензол перед счётом радиоактивных атомов, их уже считают непосредственно в бензоле из образца), и моя древняя лиственница, с очень малым оставшимся в ней радиоуглеродом, могла сильно омолодиться по дате. Ну, не буду грузить технологическими подробностями. Но дата по видимому сильно омоложенная.
А реальность скорее всего такова, и специалисты с этим согласны - такие деревья могли расти только в последнее реальное потепление перед нашим голоценом - в так называемую МИС-5, морская изотопная стадия-5 (это климатическая стадия), которая сейчас пристально изучается как ближайший предыдущий аналог сегодняшнего потепления. Считается, что именно механизмы МИС-5 наиболее близки к сегодняшним механизмам потепления. Поэтому в них присатльно копаются сегодня.
МИС-5 дробится на пять подстадий ( МИС-5е самая тёплая, теплее чем сейчас), и длилась в общей сложности от 100 до 130 тысяч лет назад. Вот из этого времени наиболее вероятно полено. Оно зиму провалялось на базе в тундре, весной его забросили наконец в Певек, и в мае рядом усилий добралось до меня. Так что наиболее вероятный возраст его порядка 120 тысяч лет. Однозначно его возраст покажет уран-ториевая датировка, но она дорогая, придётся ждать год или полтора, пока её не сделают. Но подождём, куда спешить. А там временем хочу сделать из этой лиственницы рукоятку для ножичка. Так, небольшой, никаких кинжалов, мне большой не нужен, зачем обуза; просто за грибами ходить или колбаску нарезать. Лезвие будет с металлом возраста 4,6 млрд. лет, ручка деревянная 120 тысяч лет. И подревнее почтенных фараоновых деревяшек. На порядок минимум.)
Хотел тут картинку дня написать про это полено, показать его подробнее, рассказать популярно и про МИС-5, про методы выделения изотопных стадий (климатических), почему морские, из каких образцов берётся кислород для сравнения изотопов, как ведётся счет этих стадий, почему именно МИС-5 сейчас так приковывает внимание всего мира, и про выходы ископаемых льдов этого времени на Чукотке, как выглядят термоцирки, какие там валяются древние стволы, как они покрыты белой ледниковой мукой, словно извёсткой немного, и т.д. и т.п. - но до научных публикаций по этому материалу делать это сейчас некорректно, поэтому пока оставил эту затею.-
Лезвие будет с металлом возраста 4,6 млрд. лет, ручка деревянная 120 тысяч лет. И подревнее почтенных фараоновых деревяшек. На порядок минимум.)
Ну, вот...
А потом будущие ахренологи будут голову ломать, как правильно датировать сей артефакт... Напишут сотни статей и диссертаций и сломают тыщи "копий" в диспутах... Вот зачем вы замыслили такую каверзу потомкам?.. :)-
Издавна повелось, что на раскопе после обеда, когда солнце уже печет, а голова плохо соображает, из отвала на краю зачистки тут же, под рукой, вдруг проблескивает золото. Каждому по очереди наедине говорят - мол, смотри, золото полезло, только тихо, не говори ни кому, чтобы шум не поднимался. И показывают глазами на приоткрывшееся золото. В итоге через какое-то время все на раскопе ходят с многозначительными минами, некоторые скрытно переглядываются. Наконец напряжение нарастает, все подвигаются к погребению. Зачщающий погребение - ладно, все равно все уже знают - медленно смахивает флейцем обсыпку. Видно уже кусок, там реально золото. Предмет благоговейно извлекается из обсыпки. Это золотые наручные часы с золоченым браслетом. Пораженный исследователь машинально подносит их к уху, глаза его округляются, пауза молчания, и он потрясённо произносит - "До сих пор идут!!"
-
-
-
-
-
-
я несколько раз пилил ножовкой куски Сихотэ-Алиньского метеорита. Там в основной железной матрице кое-где вкраплены желтоватые металлический кристаллы (никелистого железа?). При этом основная матрица очень мягкая, полотно ножовки в ней вязло как в меди или в свинце. А вот на этих кристаллах зубья полотна сразу сглаживались в волнообразные неровности - для распила одного такого места с желтым включением размером в один сантиметр ушло десять полотен, купил из сразу две пачки (20 шт) для распилаА вот и (возможная) разгадка:
https://nplus1.ru/news/2020/07/22/non-cuttable
:)
-
Спасибо. Но в N+1 речь идёт о включениях твердой керамики. Хотя сам принцип похожий - твердое включение противостоит резанию.
"Однако для защитных материалов важно и баллистическое сопротивление к точечным нагрузкам, которое в некоторых материалах достигается за счет керамики — оксида алюминия." - у меня в пулегильзотеке есть образцы вкладышей от бронежилетов из белой керамики, возможно оксида алюминия. Всегда было интересно, как такая керамика противостоит керамическому же бронебойному сердечнику. Сам механизм их взаимодействия. Когда керамический бронебойный сердечник режет броневую сталь, тут все понятно. А как он режет керамику, детали этого, не вполне ясны.
A — кристалл халькопирита (желтый), черные скопления — минерал шамозит из группы хлоритов; B — скопления халькопирита с побежалостью на доломите (белый). Изображения с сайта mindat.org